酸化銅(CuO)や硫化鉄(FeS)を混合物に戻す

Question

塾で「知っている分解を一つ書け」といわれて
2 CuO →　2Cu + O2と言った人が居ました
先生は「だめだ」と言ったのですが
酸化銅はCu2+とO2-のイオン結合なので
Cu2+ と　O2- と　2e-　と　2e+で2Cu + O2にならないのか
と思いました。
ちなみにそのことを先生に聞いてみると
習っていない反応だし、なるか定かでないからあまり書かないほうが良い
といわれました。
それはともかく実際、酸化銅(液体？)に電圧を掛けると分解が起こるのでしょうか？？
同じように、硫化鉄も
Fe3+とS3-のイオン結合なので同じように戻らないのでしょうか？？
教えてください

101325 · Accepted Answer

> 酸化銅(液体？)に電圧を掛けると分解が起こるのでしょうか？？
はい。起こります。硫化鉄も液体にしてやれば電気分解できるはずです。

■熱分解
どんな化合物でも、ひたすら加熱して温度を上げ続けていくと、いつかは必ず分解します（熱分解）。熱分解のしやすさは化合物によってまちまちです。酸化銀(Ag2O)や炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)のように低い温度で熱分解する化合物もあれば、かなり高い温度まで加熱しても熱分解しない化合物もあります。酸化銅(CuO)や硫化鉄(FeS)は熱分解しにくい化合物の例ですけど、どちらも化合物なので、ひたすら加熱して温度を上げ続けていくと、いつかは必ず分解します。

■溶融塩の電気分解
熱分解しにくい化合物には融点がありますので、液体にすることができます（熱すると液体になるよりも先に分解してしまう化合物が熱分解しやすい化合物である、と考えてもいいです）。陽イオンと陰イオンからできている液体（これを溶融塩または融解塩といいます）は、適当な容器に入れて適当な電極を使って適当な電圧を掛けてやることで、必ず分解することができます（電気分解）。液体の酸化銅はCu2+とO2-からできているので、電気分解できます。液体の硫化鉄はFe2+とS2-（３価ではなくて２価です）からできているので、電気分解できます。

■水溶液の電気分解
ちょっと反則気味ですけど、酸化銅はもっと簡単に電気分解できます。酸化銅は純水にはまったくといっていいほど溶けないのですけど、酸にはあっさり溶けます。ですので、適当な濃度の硫酸に酸化銅を溶かして、適当な電極を使って適当な電圧を掛けてやると、陰極に銅が析出して、陽極には酸素が発生します。一方、硫化鉄の場合は、この方法では分解できないです（中学校の理科室でも試せる実験ですけど、試してはいけない実験なので試さないでください。硫化鉄を酸に入れると硫化水素が発生します）。

■ほんとうに分解するの？
じつは私自身は、何度まで温度を上げれば酸化銅や硫化鉄が分解するのかを知りませんし、これらの溶融塩を電気分解するのに必要な実験設備や実験条件も知りません。上で述べた熱分解と溶融塩の電気分解の話は、『理屈から言えば分解する、工夫を凝らしてがんばれば分解できる』ということで、別の言葉で言えば「酸化銅も硫化鉄も容易には分解しない」ということです。ウィキペディアの硫化鉄(II)のところに「加熱すると硫黄と鉄に分解する」って書いてありますけど、「空気中で加熱すると酸素と反応する」の間違いじゃないかなあと私は思っています。

参考URL：http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A1%AB%E5%8C%96%E9%89%84%28II%29

windermere · Answer

化学辞典にはこうあります。
　
　酸化銅(II)
　1026℃で分解しながら融解する。

　硫化鉄(II)
　真空中1100℃以上に熱すると硫黄を放ち、1600℃で鉄を残す。
　空気中で熱するとたやすく酸化される。

doc_sunday · Answer

英文wikiの結晶構造を見て下さい。(濃い赤が酸素、薄い赤が銅、銅は四つの酸素に取り囲まれている) ↓イオン結合とはいえ強固な固体です。
http://en.wikipedia.org/wiki/Copper(II)_oxide
これを熔融して分解するのは至難の業です。(融点1201℃)
通常は、↑のページにある水素との反応でCuとH2Oにします。
硫化鉄Fe2S3は不安定な化合物です、↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A1%AB%E5%8C%96%E9%89%84#.E7.A1.AB.E5.8C.96.E9.89.84.28III.29
FeSの方は安定で、これも複雑な構造をしています。↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%A1%AB%E5%8C%96%E9%89%84%28II%29
融点1194℃。
簡単には鉄と硫黄には分けられません。逆反応は激しい発熱反応です。

酸化銅(CuO)や硫化鉄(FeS)を混合物に戻す

> 酸化銅(液体？)に電圧を掛けると分解が起こるのでしょうか？？

化学辞典にはこうあります。

英文wikiの結晶構造を見て下さい。

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　化学辞典にはこうあります。